產生外毒素的病原菌，主要有破傷風梭菌（Clostridium tetani）、肉毒梭菌（Clostridium botulinum）、產氣莢膜梭菌（Clostridium perfringens）、白喉棒狀杆菌（Corynebacterium diphtheriae）、A群鏈球菌、金黃色葡萄球菌等。痢疾誌賀菌（Shigella dysenteriae）、鼠疫耶氏菌（Yersinia pestis）、霍亂弧菌（Vibrio cholerae）、腸產毒素型大腸埃希氏菌、銅綠假單胞菌等也能產生外毒素。大多數外毒素是產毒菌進行新陳代謝過程中在細胞內合成後分泌到菌體外的，外毒素這一名稱就是這樣得來的。但也有少數外毒素合成後保存在體內，等菌死亡溶潰後才釋放至周圍環境中的，痢疾誌賀菌和腸產毒素型大腸埃希氏菌的外毒素就屬於這種類型。
外毒素毒性很強。最強的肉毒毒素1毫克純品能殺死2億隻小鼠，其毒性比化學毒劑氰化鉀還要大1萬倍。不同病原菌產生的外毒素，對機體的組織器官具有選擇性（醫學上稱為親嗜性），引起特殊的病理變化。例如肉毒梭菌產生的肉毒毒素，能阻斷神經末梢釋放的起傳遞信息作用的乙酰膽堿，使眼肌、咽肌等麻痹，引起眼瞼下垂、複視、吞咽困難等，嚴重的可因呼吸肌麻痹不能呼吸而死亡。又如白喉棒狀杆菌產生的白喉毒素，特別喜歡結合在外周神經末梢、心肌等處，使那些容易受感染的細胞中蛋白質的合成受到影響，從而導致外周神經麻痹和心肌炎等。
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